赤泥改性及用于有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法技术

本发明专利技术公开了赤泥改性及用于有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法。其中改性赤泥的方法包括：将赤泥、氧化钙和/或氢氧化钙、水混合并进行水热反应；对水热反应后的混合液进行干燥处理，以便得到改性赤泥。该方法通过在赤泥中掺入氧化钙和/或氢氧化钙并通过水热法强化置换出钠来提高赤泥的碱性催化活性，同时钙的引入也提升了赤泥的脱硫性能，使得改性后赤泥兼具催化除焦及脱硫的双重功效，将其应用于有机固废热解气化过程中不仅可以进一步提高可燃气体的产量同时减少反应中产生的H

【技术实现步骤摘要】
赤泥改性及用于有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法
本专利技术属于有机固废热解
，具体而言，涉及赤泥改性及用于有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法。
技术介绍
赤泥(redmud，RM)是炼铝工业中产生的固体废物，根据不用铝土矿处理工艺得到的赤泥可分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥、混联法赤泥，其中拜耳法赤泥中含有10％～60％的Fe2O3、5％～20％的Al2O3、3％～20％的SiO2以及部分碱金属、碱土金属。目前，我国对赤泥的综合利用率不足5％，仍主要以筑坝方式进行堆存，这一方面造成了赤泥中有价金属的浪费，另一方面，赤泥呈强碱性，其大量堆放会引发严重的水土污染问题。因此对赤泥的资源化利用，减少其对环境的污染具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出赤泥改性及用于有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法。该方法通过在赤泥中掺入氧化钙和/或氢氧化钙并通过水热法强化置换出钠来提高赤泥的碱性催化活性，同时钙的引入也提升了赤泥的脱硫性能，使得改性后赤泥兼具催化除焦及脱硫的双重功效。本申请主要是基于以下问题和发现提出的：热解气化技术作为一种高效实现有机固废的无害化、减量化及资源化的技术手段，在农林废弃物、煤焦热转化等方面已有较为成熟研究，并实现工业化应用。然而，该技术的应用瓶颈—焦油问题目前尚未得到充分的解决；并且，含硫固废在热解过程中释放的含硫化合物不仅会影响热解气化产物-合成气的品位及下游利用，也会降低催化重整除焦效率。目前，预处理催化除焦和下游二级催化除焦技术是实现深度除焦的有效方案，预处理常使用较为廉价的催化剂，到达初步除焦同时减轻二级焦油负荷的目的。而专利技术人发现，赤泥作为一种废弃物，作为原料其成本极其低廉，并且赤泥中富含具备催化及助催化功能的金属及其氧化物(如：Fe2O3、Na2O、CaO、Al2O3等)，可作为热解气化预处理除焦的催化剂。此外，赤泥的碱性特征，一方面有利于催化热解气化过程中的氧化反应，从而减少焦油产量；另一方面，在热解气化过程中也可用于去除反应中产生的H2S等含硫气体污染物以及部分未来得及与半焦发生还原反应的CO2，而自身碱性降低更有利于其后续的安全处置。为此，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种改性赤泥的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将赤泥、氧化钙和/或氢氧化钙、水混合并进行水热反应；对水热反应后的混合液进行干燥处理，以便得到改性赤泥。根据本专利技术上述实施例的改性赤泥的方法，专利技术人发现，钠基催化剂能促进长链断裂及大分子裂解，而以工业制铝废料—赤泥为原料，通过掺入氧化钙和/或氢氧化钙置换出赤泥中钠硅渣(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)中的氧化钠，使其转化成催化活性更强的游离态钠，并通过水热法强化该置换过程，同时由于钙的引入还能提高赤泥的脱硫性能，可以使得改性后赤泥兼具催化除焦及脱硫的双重功效。与未改性的赤泥相比，采用该方法获得的改性赤泥具有更高的催化活性及脱硫能力，将其应用于有机固废热解气化过程中具有催化焦油裂解及脱硫效果稳定、步骤简单易行的优点，不仅可以在进一步提高可燃气体产量的同时减少反应中产生的H2S等含硫气体污染物，还为赤泥的资源化利用开辟了新的途径，适合大规模推广。另外，根据本专利技术上述实施例的改性赤泥的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述氧化钙和/或氢氧化钙与所述赤泥中的氧化钠的摩尔比为(2～6)：1。在本专利技术的一些实施例中，所述赤泥、所述氧化钙和/或氢氧化钙的总质量与所述水的质量比为1：(5～20)。在本专利技术的一些实施例中，所述水热反应的温度为80～240℃，反应时间不大于48h。在本专利技术的一些实施例中，至少满足以下条件之一：所述赤泥为拜耳法赤泥；所述赤泥中氧化铁的含量不低于30wt％、氧化钠的含量不低于8wt％。在本专利技术的一些实施例中，进一步包括：对所述改性赤泥进行研磨筛分处理，以便获得粒径不大于63μm的改性赤泥粉末。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种改性赤泥。根据本专利技术的实施例，该改性赤泥采用上述改性赤泥的方法得到。该改性赤泥的碱性催化活性更强，兼具催化除焦及脱硫的双重功效，将其应用于有机固废热解气化过程中不仅可以进一步提高可燃气体的产量，同时减少反应中产生的H2S等含硫气体污染物，还能使其自身碱性降低从而更有利于其后续的安全处置。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了一种有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将有机固废与改性赤泥混合并进行热解气化反应，以便降低热反应气中的焦油含量和硫含量，其中，所述改性赤泥为上述改性赤泥或采用上述改性赤泥的方法得到的改性赤泥。根据本专利技术上述实施例的有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法，通过利用改性赤泥的碱性特征及催化活性更强的游离态钠，一方面可以催化有机固废热解气化过程中的氧化反应，从而减少焦油产量；另一方面，可用于去除热解气化反应中产生的H2S等含硫气体污染物，同时降低改性赤泥自身的碱性，从而更有利于其后续的安全处置。与现有除焦脱硫的方法相比，该方法无需改变现有工艺流程，仅通过在有机固废中掺入改性赤泥即可达到同步催化除焦及脱硫的双重效果，不仅步骤简单易行，而且催化焦油裂解及脱硫效果稳定，可以在进一步提高可燃气体产量的同时减少有害含硫气体，为赤泥的资源化利用开辟了新的途径，适合大规模推广。在本专利技术的一些实施例中，所述改性赤泥的添加量为所述有机固废的0.5～50wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述有机固废的含硫量不低于0.1wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述有机固废为选自抗生素菌渣、市政污泥和石油焦中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述改性赤泥的添加量为所述有机固废的0.5～15wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述热解气化反应的温度为500～1200℃。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的改性赤泥的方法流程图。图2是根据本专利技术一个实施例的有机固废热解气化过程除焦脱硫的方法流程图。图3是将本专利技术实施例1～3制得的改性赤泥用于抗生素菌渣的热解气化过程中时所达到的除焦脱硫效果图与对比例1的对比图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种改性赤泥的方法。根据本专利技术的实施例，如图1所示，该方法包括：将赤泥、氧化钙和/或氢氧化钙、水混合并进行水热反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性赤泥的方法，其特征在于，包括：/n将赤泥、氧化钙和/或氢氧化钙、水混合并进行水热反应；/n对水热反应后的混合液进行干燥处理，以便得到改性赤泥。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性赤泥的方法，其特征在于，包括：
将赤泥、氧化钙和/或氢氧化钙、水混合并进行水热反应；
对水热反应后的混合液进行干燥处理，以便得到改性赤泥。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述氧化钙和/或氢氧化钙与所述赤泥中的氧化钠的摩尔比为(2～6)：1；
所述赤泥、所述氧化钙和/或氢氧化钙的总质量与所述水的质量比为1：(5～20)。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热反应的温度为80～240℃，反应时间不大于48h。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述赤泥为拜耳法赤泥；
所述赤泥中氧化铁的含量不低于30wt％、氧化钠的含量不低于8wt％。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：对所述改性赤泥进行研磨筛分处理，以便获得粒径不大于63μm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，崔晓敏，吕熠，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11